JP2004536103A - ヒトのアセチルコリンエステラーゼ(ache)に対するアンチセンスオリゴヌクレオチド及びその使用 - Google Patents
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Abstract
進行性神経筋疾患の治療及び/又は予防に有用な薬学的組成物を実現する。
【解決手段】
本発明の薬学的組成物は、活性成分として、ヌクレオチド配列:5’CTGCCACGTTCTCCTGCACC3’(SEQ ID NO:1)を有する合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドからなり、ヒトAChE mRNAに対するものである。このアンチセンスオリゴヌクレオチドは、AChE−R mRNAを優先的に破壊し、異種間特異性を有し、げっ歯類動物や霊長類動物において毒性を起こさないことが証明され、そしてi.v.及びp.o.投与により霊長類動物(サル)のBBBに浸透することが出来る。
Description
【0001】
本発明は、特に進行性神経筋疾患の治療及び/又は予防のため、ヒトのアセチルコリンエステラーゼ(AChE)mRNAの一般的なコーディング領域を対象とした合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチド及びその薬学的又は医学的組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
引例を含め、本明細書に引用されているすべての出版物は、言及することによりここに組み込まれている。
【0003】
神経筋接合部(NMJ)は、とても特徴的で形態学的に異なったコリン作動性シナプスである(Hall and Sanes(1993)Cell 72 Suppl., 99−121)。NMJ活性の慢性障害は、筋肉構造及び機能の進行低下という神経筋疾患を引き起こす。NMJの活性低下から筋肉消耗までの分子及び細胞のメカニズムはまだ解明されていない。
【0004】
疾患の1つとして重症筋無力症(MG)があり、これは、機能的なシナプス後筋肉ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)の数を大幅に減少させる自己抗体が仲介する神経筋伝達の異常によって起こる(Drachman D.G.(1994)N.Engl.J.Med.330,1797−1810;Vincent A.(1999)Curr.Opin.Neurol.12,545−551)。MGは、アセチルコリンエステラーゼ(AChE)の抑制剤により筋力が一時的に改善することが特徴である(Penn A.S. and Rowland L.P.(1995) Myasthenia Gravis In:Meritt‘s Textbook of Neurology,9th Edition,Williams and Wilkins,Baltimore,section XVII,754−761)。電気診断で見られる特徴的な異常性として、3又は5Hzでの反復神経刺激により複合筋活動電位(CAMP)の振幅が進行的に、また急激に減衰してしまうことである。現在のところ、一般的なMG治療は、ピリドスチグミン(Mestinon(登録商標))のような末梢AChE阻害薬を1日数回、長期にって投与する等の免疫抑制療法である。AChE阻害薬はMG患者の筋肉を効果的に回復させるが、その効果は長く続かず、他の効果的な治療の開発が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
アンチセンス技術は、従来のアンチコリンエステラーゼ療法に代わる、魅力的で遺伝子に基づくものである。アンチセンス技術は、長さが15−25残基で、対象のmRNAの配列を補う配列を持つ短いオリゴヌクレオチドをデザインするワトソン−クリック型対合の規則を生かしている(Agrawal S.and Kandimalla E.R.(2000)Mol.Med.Today,6,72−81)。アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASON)とそのターゲットとのハリブリダイゼーションにより形成される二重鎖RNAの伸縮性は、RNAseHを活性化させ(Crooke S.T.(2000)Methods Enzymol.313,3−45)、二本鎖mRNA特有の低下を促進させる。アンチセンス療法学は、プロテインよりもむしろRNAを対象としているため、ナノモル程度の効率的な濃度で特に特定的な薬物をデザインする(Galyam N.et al.(2001)Antisense Nuceleic Acid Drug Dev.11,51−57)。マウスAChe mRNAを対象とした、ホスホロチオエート化され、3’末端が保護された2’−O−メチルアンチセンスオリゴヌクレオチドが、in vitroにおいてヒト及びげっ歯類の培養細胞(Koenigsberger C.et al.(1997)J.Neurochem.69,1389−1397;WO 98/26062;Grisaru D.et.al.(2001)Mol.Med.7,93−105)、及びin vivoにおいて脳(Shohami E.et.al.(2000)J.Mol.Med.78,278−236;Cohen et al.(2002)Molecular Psychiatry、in press)、筋肉(Lev−LehmanE.et al.(2000)J.Mol.Neurosci.14,93−105)及び骨髄(Grisaru et al.(2001)ibid.)のAChE発現をブロックすることに効果的であることが示された。
【0006】
発明者は、非可逆的コリンエステラーゼ阻害薬ジイソプロピル・フルオロ・ホスホネート(DFP)での治療が、脳(Kaufer D.et al.(1998)Nature,393,373−377)及び腸(Shapira M.et al.(2000)Hum.Mol.Genet.9,1273−1282)において、AChE、AChE−Rの珍しい非シナプス的で代替的なスプライシング変異体を過剰発現させることを観察した。DFPで治療した動物の筋肉においてもまたAChE−Rが過剰発現し、神経突起の分岐増加、消耗性繊維の乱れ及びNMJ障害を引き起こす。マウスAChE mRNAをターゲットとした部分的に保護された2’−O−メチルアンチセンスオリゴヌクレオチドは、AChEのフィードバックアップレギュレーションを抑制し、DFPが誘発したNMJの障害を改善した(Lev−Lehman et al.(2000)ibid.)。これらの観察により、コリン作用性ストレスは筋肉においてAChE−Rを高発現させ、アンチセンスオリゴヌクレオチドはそのAChE−Rを抑制して、有害な結果を防止することが出来ると証明された。
【0007】
上述したように、電気診断で見られる独特な異常性として、3又は5Hzの反復神経刺激により複合筋活動電位(CAMP)の振幅が進行性に、また急激に減衰してしまうことである。この筋無力性の疲労び原因は、シナプス後部に局在するAChR分子の数が減少することである。抗AChR抗体の抑制は、85−90%の患者において行われている(Vincent,A.(1999)id ibid)。
【0008】
先天的ではない、他の原因によるMG患者(Triggs et al.(1992)Muscle Nerve 15,267−72)は、塩化エドロホニウムのようなAChE阻害薬に対して一時的な臨床反応をみせる。入手可能な抗AChE薬剤は、治療において真っ先に使用されるものであるが、ほとんどの患者にはさらなるなにかが必要である。例えば、血漿交換、胸腺摘出術、免疫抑制などの思い切った治療である。不運にも、現在使用されているすべてのMG薬物の投薬計画は、長期的で、有害な結果を伴う。例えば、神経筋伝達の障害、MG症状の悪化と誘発である。安全な抗感染薬、心臓脈管薬、抗コリン作用薬、抗痙攣薬、抗リウマチ剤などの一般的な薬物の使用もまた、MG患者の症状を悪化させるという報告がある(Wittbrodt(1997)Arch.Intern.Med.,157,399−408)。
【0009】
カルバミン酸塩アセチルコリンエステラーゼ(AChE)阻害薬(例えば、ピリドスチグミン)の長期全身投与は、MGと関係している神経筋の機能低下を一時的に緩和するが、発明者たちは、ピリドスチグミンがAChE過剰蓄積を導くフィードバック反応を引き起こすことを発見した(Friedman et al.(1996)Nature Medicine 2,1382−1385;Kaufer et al.(1998)id ibid;Meschorer,E.et al.(2002)Science 295,508−12)。この発見は、そのような阻害薬の長期使用が、患者の神経筋システムのコリン作用性バランスを変化させ、そのためにこれらの薬物の投与量を増やさなければならなくなること、;MG患者に適用される投与計画がとても変更されやすいこと、;また、アセチルコリン加水分解を抑制する他の方法の開発を求めることを示唆するものである。
【0010】
エクソン1‐4及び6を有して”シナプス”(S)イソ型をコーディングするE6 mRNA、エクソン1−6を有して”赤血球”(E)イソ型をコーディングするE5 mRNA、そしてエクソン1−6と偽イントロンI4を有して、3’未スプライシング転写より生成された”リードスルー”AChE−RをコーディングするI4 mRNAを生じる3’選択的スプライシングをAChE−コーディングRNAに行う。
【0011】
筋肉ではなく、脊髄運動ニューロン内でヒトAChE−Sが過剰発現している遺伝子移植マウスは、NMJ超構造の変化に関係する進行性神経支配障害をもつ(Andres,C.et al.(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94,8173−8178)。しかしながら、筋肉内におけるある程度の過剰発現AChEが、この深刻な筋病理学を仲介するのに十分であるかどうかは明らかになっていなかった。発明者たちはげっ歯動物において、外傷性ストレス及びコリンエステラーゼ阻害薬の両方が、コリン性作動薬及び抑制因子の両方に対する神経過敏症を伴う(Meshorer et al.(2002)id ibid)、カルシウム依存の深刻なAChE−Eの過剰発現を引き起こすことをあらかじめ発見していた(Kaufer,et al.(1998)id ibid.)。
【0012】
慢性的なAChE過剰は、遺伝子移植マウス及び両生類胚において進行性神経支配を低下させることがわかった(Ben Aziz−Aloya et al.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90,2471−2475;Seidman et al.(1994)J.Neurochem.62,1670−1681;Seidman,et al.(1995)Mol.Cell.Boil.15,2993−3002;Andres,C.et al.(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94,8173−8178;Sternfeld et al.(1998)J.Neurosci.18,1240−1249)。また、筋無力症患者は、年平均2.5%の発生率(Berrouschot et al.(1997)Crit.Care Med.25,1228−35)で、抗AChE中毒を暗示させるような呼吸不全を伴う深刻なクリーゼを患う。
【0013】
本発明の発明者たちは、AChEの共通コーディング領域に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドがAChE生成を抑制するために有用であることをあらかじめ発見していた(WO 98/26062)。この出願はまた、脳にヒトAChEが過剰発現した遺伝子移植マウスを観察し、ヒトAChEに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドが記憶欠乏症の治療に有用であることを記載している。この観察結果(WO 98/26062の表4−5参照)によると、同様の効果をもち、さらに従来のAChE阻害薬タクリンより大幅に作用時間が長い(WO 98/26062の図9B参照)。
【0014】
以上からみて、MGおよび神経筋伝達欠陥を含む他の症状に対し、さらなる治療方法の改善が望まれる。AChE阻害薬を使用した従来の治療は、阻害薬がAChEを誘発し神経筋も傷つけ、また精神状態の変化(ストレス)で効果が変わるために、良くない副作用がでる。
【0015】
WO01/36627において、NMJ内の形態的で機能的変化は、AChE mRNAの特定イソ型、つまり、成熟したmRNAの偽イントロンを含有する”リードスルー”イソ型の過剰発現と関係していると記載している。このPCT出願では、AChEの一般コーディング領域に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドが、特にAChE−R mRNAを破壊することが出来ること、神経筋疾患の治療において、AChEアンチセンス薬剤が従来のAChE酵素阻害薬よりも優れていることも示している。これらのアンチセンス薬剤の優性は、従来の酵素阻害薬がI4 AChE mRNA過剰発現を活発に引き起こすという事実によるものである。WO01/36627によると、これはNMJにおいて有害な変化をもたらす。この治療結果は、WO01/36627のアンチセンス薬剤を使用することによって完全に防止することが出来る。
【0016】
血液脳関門(BBB)は、中枢神経系(CNS)のホメオスタシス環境を維持する。血液を脳に供給する毛細血管は密着結合し、毛細血管内皮細胞の膜を通過する分子のほとんどをブロックする。脂溶性物質は細胞膜を通過するが、水溶性物質は一般的にBBBを通過しない。仲介輸送機構は、水溶性グルコース及び必須アミノ酸がBBBを通過するようにする。活性支援機構は、カリウムのような過剰になる分子を脳から取り除く(参考として、Betz et al.Blood−Brain−Cerebrospinal Fluid Barriers,Chapter 32,in Basic Neurochemistry,5thed.,Eds Siegel,Albers Agranoff,Molinoff,pp.681−701;Goldstein and Betz(1986)Scientific American,September,pp.74−83)。
【0017】
BBBは薬物がCNSに到着するのを遅らせる。そのため、例えばオヤマリザーバーを利用した、鞘内輸送によるCNS内の直接輸送等、必要な薬物を輸送する方法が計画されている。U.S.特許No.5,455,044は、拡散システムを利用したCNSへの輸送について記載している(他のCNSへの輸送機構については、U.S.特許No.5,558,852、Betz et al.,ibid.,and Goldstein and Betz,ibid)。Tavitan et al.(Tavitan et al.(1998)Nat Med4(4):467−71)は、2’−メチルオリゴヌクレオチドの脳内への浸透を観察した。他のシステムにおいては、BBBの構造と機能を考慮し、例えば、脂溶性薬物をデザインするか又はBBBに浸透可能なペプチドと結合することにより特別に薬物をデザインし、薬物を輸送する。
【0018】
ストレスがBBBへの浸透性に影響を及ぼすことがわかっている(Sharma H.S.et al.(1992)Prog.Brain Res.91,189−196;Ben−Nathan D.et al.(1991)Life.Sci.489,1493−1500)。さらに、哺乳類動物は急性ストレスにより神経興奮性が増加し、放出されたアセチルコリンが短時間で一時的に増加した(Imperato A.et al.(1991)Brain Res.538,111−117)。本発明の発明者たちは、AChE−Rイソ型及びAChEのI4ペプチドがストレスを擬態する薬剤として作用し、BBBを破ることをあらかじめ発見している。これらの発見は、ここに参照として組み込まれているPCT出願WO98/22132の基礎になっている。WO98/22132は、AChE−Rスプライス変異体及び/又はペプチドI4からなる化合物のBBB通過を促進する組成物に関するものである。
【0019】
部分的に人間の治療に役立つかもしれないヒトAChE領域に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドの研究において、発明者たちは、本発明の目的でもある、ヌクレオチド配列:5’−CTGCCACGTTCTCCTGCACC−3’(ここではSEQ ID NO:1と指定する)を有する合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを発見した。これはAChE−Rイソ型の生成を選択的に抑制するのに有用なだけでなく、異種間の特異性を持ち、つまり様々な症状のげっ歯類動物モデルに使用可能であり、さらに明らかにBBBに浸透するため、単独で又は他の治療薬と合わせて中枢神経疾患の治療に有用である。特にBBBは大きな極性分子に対して不浸透性であると考えられていたため、本発明の新たなアンチセンスがBBBに浸透するという発見は意外なものであった。
【0020】
オリゴヌクレオチドを脳に輸送するシステムの欠乏により、神経系疾患の治療に適用されるアンチセンスの技術は最近まで限界があると考えられていた。それにもかかわらず、この難題を回避するためにいくつもの実験が行われた(Seidman S.et al.(1999)Antisense Nucl.Acid Drug Devel,9,333−340参照)。BBBとして知られている生体力学的バリアは、血中の化学薬物が脳の間質腔に進入するのを制限する。ホスホジエステルバックボーンの強力な陰イオン性は、BBBを通過時にオリゴヌクレオチドを特に弱めてしまう。in vivoでの薬物生態学において、全身投与により1%未満のホスホロチオエートアンチセンスオリゴヌクレオチドが脳に到達しても、そこで60分程度しかとどまっているいないことが証明されている。この問題に対する解決法は、オリゴヌクレオチドを頭蓋内に注入するという、BBBへの直接投与である。ラット及びマウスに対して公開された定位座標を用い、1回注射、埋め込み型カニューレによる反復投与、又はAlzet(Alza,Palo,Alto,CA)のような浸透性ミニポンプを利用した継続注入により、オリゴヌクレオチドを輸送することが出来る。オリゴヌクレオチドはCSF内に輸送されるか、又は関係ある脳の領域に直接輸送される。一般的に、オリゴヌクレオチドは実質内投与後において比較的局在すると考えられている。cAMP反応性エレメント(CREB)を目的とした24μgのアンチセンスオリゴヌクレオチドをラットの小脳扁桃へ1回投与すると、注射箇所の周りに0.72±0.04μl拡散し、条件性味覚嫌悪(CTA)に局部的影響を及ぼすことが報告された。同じオリゴヌクレオチドを小脳扁桃上2mmの大脳基底核へ注入してもCTAに影響はない。同様に、ストレスに関わる転写因子c−fosに対するアンチセンスヌクレオチドを前頭葉に注入後(1回の投与;10μg)、神経伝達物質の酵素グルタミン酸デカルボキシラーゼに対するオリゴヌクレオチドを視床下部腹内側部に輸送後(1回の投与;1μg)、及びcAMP反応転写因子CREBをコーディングするmRNAをターゲットとしたオリゴヌクレオチドを青斑核へ5日間連続注入した後(1日20μg)における、行動への影響が具体的に報告された。さらに、直接的で高流量な実質内ミクロ注入により、脳内のオリゴヌクレオチドを広げる(48時間後、注入場所から443μlまで)ことが可能と報告された。この場合、オリゴヌクレオチドの平均的な組織濃度は、生理的に有効だと考えられている3−15μMと計算された。神経細胞への取り込みに関し、ラットのストリアトゥムの神経細胞は、グリアに比べて優先的にオリゴヌクレオチドを取り込む。研究で報告された注入場所周辺のオリゴヌクレオチドの一般的な残留にもかかわらず、投射経路に沿って離れた場所へ移動したことが観察された。しかしながら、効果的な治療のためには、オリゴヌクレオチドを静脈注射、又はさらに好適には、経口投与で中枢神経内で安定させ自由に浸透させるようにすることである。本発明は、ヒトAChEの共通コーディング領域に対する、新たな、そして好適にはヌクレアーゼ保護のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを目的としている。このアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、選択的にAChE−Rの生成を抑制して、筋肉機能の臨床改善を短時間で、しかも持続させる。また、異種間特異性を有し、BBBに浸透し、中枢神経細胞内のAChE−R mRNAを破壊する。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明は、進行性神経筋疾患の治療及び/又は防止用の薬学的又は医学的組成物に関するものである。この組成物は、活性成分として、ヌクレオチド配列:5’CTGCCACGTTCTCCTGCACC3’(SEQ ID NO:1)を有する合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドからなり、ヒトAChE mRNAに対するものである。
【0022】
上記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、AChE−R mRNAを優先的に破壊し、異種間特異性を有し、げっ歯類動物や霊長類動物において毒性を起こさないことが証明され、そしてi.v.及びp.o.投与により霊長類動物(サル)のBBBに浸透することが出来る。
【0023】
実施例において、ヌクレオチド配列SEQ ID NO:1を有する合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドはヌクレアーゼ抵抗性である。ヌクレア−ゼ抵抗性は、部分的に不飽和脂肪族炭化水素系溶剤鎖、及びカルボン酸グループ、エステルグループ、及びアルコールグループを含む1つ以上の極性又は電荷グループからなるように本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを変化させることで達成される。
【0024】
特に、本発明のヌクレアーゼ抵抗性アンチセンスオリゴデキシヌクレオチドは、最後3つの3’末端ヌクレオチドの少なくとも1つが2’−O−メチル化、好適には最後の3’末端ヌクレオチドが2’−O−メチル化されている。又は、本発明のヌクレアーゼ抵抗性アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、最後の3’末端ヌクレオチドの少なくとも1つがフッ素化であることである。又は、本発明のヌクレアーゼ抵抗性アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、最後の3’末端ヌクレオチド塩基のうち少なくとも1つの結合がホスホロチエート結合であり、好適には最後4つの3’末端ヌクレオチド塩基がホスホロチエート結合であることである。又、さらに、ヌクレアーゼ抵抗性は、3’末端にヌクレオチドループを形成する配列、例えばヌクレオチド配列CGCGAAGCG(SEQ ID NO:2)である9−ヌクレオチドループを有する本発明の合成ヌクレアーゼ抵抗性アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドによって達成される。
【0025】
本発明の合成ヌクレアーゼ抵抗性アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、哺乳類のAChE生成を選択的に調節することが出来る。特に、介在ニューロンのヒトAChEを含め、中枢神経系に在している神経細胞の霊長類AChE生成を選択的に調節する。
【0026】
更なる側面として本発明は、本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチド、さらに任意的に、薬学的に条件を満たした補助的キャリア又は希釈剤からなる薬学的組成物に関するものである。
【0027】
実施例において、本発明の薬学的組成物は、最後の3’末端ヌクレオチドのうち少なくとも1つ、好適にはすべてが2’−O−メチル化されている、SEQ ID NO:1のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドからなる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の薬学的組成物は、スタミナの向上及び/又は慢性的筋肉疲労の減少のため、進行性神経筋疾患の治療及び/又は予防において有用である。
【0029】
本発明の薬学的組成物においては、毎日1回、約0.001μg/gから約50μg/g、好適には、約0.01μg/gから約50μg/g、さらに好適には、約0.15μg/gから約50μg/gの活性成分の投与に使用される。
【0030】
本発明の薬学的組成物は、特にAChE mRNA又はプロテインの過剰と関係している進行性神経筋疾患の治療又は防止において使用されることを目的とする。このような疾患は、例えばAChE−R mRNAの過剰と関係している進行性神経筋疾患である。
【0031】
かくして、本発明の薬学的組成物は特に、コリン作用性伝達の欠陥に関係する進行性神経筋疾患の治療または防止に好適である。
【0032】
特に、薬学的組成物は、筋肉変形、筋肉再神経支配またはNMJ異常を含み、例えば、重症筋無力症、イートン・ランバート症、筋ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、多発性硬化症、失調、脳梗塞後硬化症、外傷後筋肉損傷、術後麻痺、過剰再神経支配、AChE阻害薬への暴露後に関係する進行性神経筋疾患治療用である。
【0033】
本発明の薬学的組成物は、身体的運動のスタミナ向上または筋肉疲労を軽減するためにも有用である。
【0034】
さらに、本発明は、化合物のBBB通過を助長するSEQ ID NO:1で示されるアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドと、さらに任意に、付加的な薬学的活性物質及び/又は薬学的に条件を満たした補助的なキャリア又は希釈剤からなる薬学的組成物に関するものである。付加的な薬学的活性物質とは、BBBを通過して伝達される化合物である。例えば、中枢神経系用の造影剤、乱用した薬物による影響をブロックする薬剤、抗生物質、化学療法薬、遺伝子治療に使用されるベクターである。この化合物は、明らかにBBB維持に関係があるAChE−Eの生成を抑制することにより本質的に機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
明細書及び図面において本発明を詳しく説明する。
明確にする為に、以下の略語をここで使用する。
AChE:アセチルコリンエステラーゼ
AChE−R:アセチルコリンエステラーゼ、”リードスルー”変異体又はイソ型。そのmRNAは偽イントロンI4を含む。
AChE−S:アセチルコリンエステラーゼ、シナプス変異体又はイソ型。
AS−ON:アンチセンスオリゴヌクレオチド
BBB:血液脳関門
CMAP:複合筋活動電位
CNS:中枢神経系
EAMGラット:実験的に自己免疫筋無力症にされたラット
EN101:AS3とも呼ばれる。ヒト、ラット、又はマウス(それぞれhEN101、rEN101、またはmEN101)AChE mRNAに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド
EN102:AS1とも呼ばれる。EN101とは違う領域で、AChE mRNAに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド
MG:重症筋無力症。神経筋接合疾患。
i.v.:静脈注射
o.g.:強制経口投与(oral gavage)
p.o.:経口投与
【0036】
アンチセンスヌクレオチド:AChE mRNAの配列とは逆の相補的配列からなるヌクレオチド。このヌクレオチドは、好適にはオリゴデオキシヌクレオチドだが、リボヌクレオチドやヌクレオチド類似体、またはその混合体も本発明によって考慮される。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、そのヌクレアーゼ抵抗性を高めるため、その細胞膜透過性を向上させるため、又はその両方を目的として変化させても良い。アンチセンスオリゴヌクレオチドは線形でも2次構造でもよい。また、リボザイム活性のような酵素活性から構成されてもよい。
【0037】
進行性神経筋疾患:過剰AChE mRNAまたはプロテイン生成に関係した疾患又は状態。NMJの形態学の変化や神経筋伝達の欠陥が特徴である。神経筋疾患は、筋肉破壊、筋肉再神経支配またはNMJ異常を伴う。さらに好適には、進行性神経筋疾患は重症筋無力症、筋ジストロフィー症、多発硬化性、筋萎縮性側索硬化症、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、又は失調である。
【0038】
本発明は、実質上SEQ ID NO:1で示される新しい種類のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドに関するものであり、ここではhEN101と表されている。
【0039】
AChE配列に相補的な配列の一部に加え、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、酵素のヌクレオチド的活性を有するRNA配列を含ませたり、そのような配列に結合させても良い。好適なヌクレオチド配列は、特にmRNA転写と相互に作用するリボザイム配列でる。それらはアンチセンスオリゴヌクレオチドによって挟まれたRNase活性サイトを含むリボ核酸配列である(Haseloff and Gerlach(1988)Nature 3,p.585、Server et al.(1990)Science 247,p.1222)。好適なリポザイムはハンマーヘッド型リポザイムである(Conaty et al.(1999)Nucleic Acids Res.27,2400−2407;and Xu et al.(1999)Endocrinology,140,2134−44)。他の好適なリポザイムは、例えばタバコ輪点ウィルスサテライトRNAから得られるようなヘアピン型リボザイム構造である(Perez−Ruiz(1999)Antisense Nucleic Acid Drug Dev.,9,33−43)。
【0040】
本発明のまったく新しいアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、ヌクレオチド795−5’からヌクレオチド3’−814までのヒトAChE mRNA配列の逆相補体に対応する(図1)。本発明者たちの以前の研究により、AChE生成の抑制及び記憶欠乏症の治療において、アンチセンスオリゴヌクレオチドが有効であることを証明している。また、その研究においてAChEアンチセンスオリゴヌクレオチドの数が開示されている。その研究ではさらに、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドの望ましい性質とその変異体、例えばヌクレアーゼ抵抗性を有する変異体やオリゴヌクレオチドの細胞膜輸送を高めるための変異体なども開示している。以前の研究、つまりWO98/26026は参考として本明細書全体に組み込まれている。他の刊行物において、本発明者たちは、様々な神経変性病の治療におけるアンチセンスオリゴヌクレオチドの役目を開示している(Seidman,S.et al.,Antisense Res.Nucl.Acids Drug Devel.9,333−340(1999)。
【0041】
本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドは、好適にはヌクレアーゼ抵抗性である。ヌクレアーゼ抵抗性を与えるようなオリゴヌクレオチドの変異体が数多くある。WO98/26062において、例えば、ホスホジエステルインターヌクレオチド結合をホスホロチオエート結合に変更し、2’−O−メチルグループによって1つ以上のヌクレオチドを変化させ、又は生理学上の条件下でループ構造を形成し得るヌクレオチド配列をアンチセンスオリゴヌクレオチド配列の3’末端に加えることにより、オリゴヌクレオチドはヌクレアーゼ抵抗性に作られる。ループを形成する構造は、配列5’CGCGAAGCG(SEQ ID NO:2)であり、アンチセンスオリゴヌクレオチドの3’末端に加えてヌクレアーゼ抵抗性を作る。
【0042】
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドが影響を与える細胞は、神経軸索と終板構造を含む筋肉細胞及びNMJの細胞である。
【0043】
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用することにより、AChE−Rの量とAChE−R mRNAレベルが中枢神経系内で、投与後24時間以内に少なくとも約30%、好適には少なくとも約40%、さらに好適には少なくとも約50%、また、連続投与により約80%減少することが期待される。この減少は、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)と免疫標識によって示され、その効果は電気生理学及び踏み車テストで確認された。これは、以前に報告された他の細胞及び組織におけるAChE−R mRNAのAS−ON破壊を圧倒的に上回るものである。
【0044】
さらに、本発明の他の実施例おいて、オリゴヌクレオチド候補での治療をFISHで評価する。in situハイブリダイゼーションは同業者にとって良く知られてた技法で、例えば、In situ Hybridization,Wilkinson,D.G.(Ed.)ISBN:0199633274;In situ Hybridization for the Brain,Wisden W.,Morris B.J.(Eds.),ISBN:0127599207,PCR in situ Hybridization:A Pratical Approach(Pratical Approach Series 186),Herrington C.S.,John O’Leary J.,(Eds)ISMN:019963632Xにおいて記載されている。放射活性を持たせていない標識プローブを使用したin situハイブリダイゼーションに関する詳細なプロトコルはMicrosynth GmbH(Balgach,Switzerland)で入手可能である。
【0045】
標識AChE−R cRNA配列は、in situハイブリダイゼーション用のプローブとして使用可能である。ACHE cRNAプローブは、好適にI4偽イントロン配列からなる。
【0046】
本発明の実施例において、AChE mRNAは、in situ RT−PCを利用して決定され、その技法は、例えば上述した刊行物、及びPCR in situ hybridization:Protocols and Applications,3rd ed.,by Nuovo,G.J.Lippincott,Raven Press,New York(1996)において記載されている。
【0047】
ホスホロチオエートで変化させたオリゴヌクレオチドは、一般的に副作用がないとされている。Peng et al.は、ホスホジエステル−ホスホロチオエート混合バックボーンを使用すると、ホスホロチオエートアンチセンスオリゴヌクレオチドの望まないin vivo副作用は軽減されると記載している。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、部分的にホスホロチオエートとして有効であり、さらに部分的に2’−O−メチル保護のオリゴヌクレオチドとして有効であると発見した。WO98/26062において、約20のインターヌクレオチド結合のうち3つのホスホロチオエート結合を含んでいるAChEアンチセンスオリゴヌクレオチドを、約1−10μMの濃度で使用する場合は安全だと記載している。しかしながら、長期投与においては、分化したときに中毒性グループを解放しないオリゴヌクレオチドのほうが好適である。このオリゴヌクレオチドは2’−O−メチル保護のオリゴヌクレオチドを含むが、ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドを含まない。ホスホロチオエート保護より2’−O−メチル保護の利点は、少ない量のオリゴヌクレオチドでAChEを抑制出来ることである。この違いは、2’−O−メチル保護のオリゴヌクレオチドを使用したとき得られる2本鎖の安定性に関係していると思われる(Lesnik,E.A.&Freier,S.M.,Biochemistry 37,6991−7,(1998)。2’−O−メチルオリゴヌクレオチドのよりすごい有効性として、オリゴヌクレオチド鎖が細胞膜へ進入することを促進する。2’−O−メチル保護の更なる利点は、ヌクレアーゼ仲介の悪化に対する、より優れた予防であり、結果としてこのように保護されたアンチセンスオリゴヌクレオチドの有効性を持続することとなる。
【0048】
本発明によると、アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドの投与量は、投与する動物の体重1gあたり約0.001から50μgのオリゴヌクレオチドである。好適には、約0.01から約5.0μg。さらに好適には、約0.05から約0.5μgである。従って、適正な投与量は、ラットとサル両方の動物の体重1kgにつき50−500μgである。
【0049】
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、AChE mRNA過剰生成をもたらす疾患の治療に使用される。
【0050】
疾患は、NMJにおいて機能的そして形態学的変化に伴って生じる疾患である。
【0051】
進行性神経筋疾患は、AChE−R mRNAの過剰発現に伴う。
【0052】
さらに好適には、疾患は例えば、多発性硬化症、PTSD、重症筋無力症、筋ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、失調、筋肉破壊、筋肉再神経支配、又は過剰筋肉神経支配だが、これらに限定されるものではない。
【0053】
過剰筋肉神経支配は、心的外傷後又は切断後の過剰神経支配だが、これらに限定されるものではない。
【0054】
ある側面として、本発明は進行性神経筋疾患の治療及び/又は予防、身体的運動におけるスタミナ向上及び/又は慢性筋肉疲労の軽減のための薬学的組成物に関するものであり、活性成分としてSEQ ID NO:1で定義される合成アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドhEN101からなる。また任意的に付加的な治療薬及び/又は薬学的に条件を満たしたキャリア、賦形剤、及び/又は希釈剤を含む。好適に、上記の薬学的組成物は、重症筋無力症の治療及び/又は予防に使用される。
【0055】
本発明の薬学的組成物で治療及び/又は予防される進行性神経筋疾患はAChEまたはプロテインの過剰と関係している。通常、過剰AChEはAchE−R変異体又はイソ型である。
【0056】
さらに、本発明の薬学的組成物で治療及び/又は予防される上記進行性神経疾患は、コリン作用性伝達の欠陥と関係している。上記疾患は、筋肉破壊、筋肉再神経支配、又は神経筋接合部(NMJ)異常を伴う。
【0057】
本発明の薬学的組成物は、重症筋無力症(MG)、イートン・ランバート疾患、筋ジストロフィー、筋萎縮性側索側硬化症(ALS)、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、多発性硬化症(MS)、脳梗塞後硬化症、外傷後筋肉障害、過剰神経支配、原因不明の術後麻痺、AChE阻害薬に対する暴露後のような疾患の治療及び/又は予防に使用される。
【0058】
1つの実施例として、治療は、本発明の薬学的組成物を約0.001から50μg/gの活性成分量で毎日患者に投与する。好適には、約0.01から5.0μg/gの活性成分量。さらに好適には、約0.05から0.50μg/gの投与量、もっとも好適なのは、約0.15から0.50μg/gの投与量である。
【0059】
更なる側面として、本発明は、化合物のBBB通過を助長するためのSEQ ID NO:1で定義されるアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドからなる薬学的組成物に関する。さらに任意に、付加的な薬学的活性物質及び/又は薬学的に条件を満たした補足的なキャリア又は希釈剤を含む。その付加的な薬学的活性物質はBBBを通って運ばれる化合物である。本発明の薬学的組成物は、活性物質をCNSへ投与しなくてはならない、中枢神経系に関連した疾患の治療、例えば脳腫瘍のような疾患の治療に使用される。従来の化学療法薬剤はBBBを通過しないため、有効性でない(de Angelis,L.M.N.Engl.J Med.433,114−123(2001))。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、BBBに浸透するため、脳腫瘍は、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドの注射又は経口投与で治療可能であり、CNSへの進入を必要とする方法の必要性をなくす又は減らす。アンチセンスオリゴヌクレオチドは腫瘍限定である(Ratajczak M.Z.et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,11823−11827(1992));そのため、BBB通過するものを発見しなければならず、またそれは限定的で効果的でなければならない。かくして、本発明の組成物に含まれる付加的な薬学的物質は例えば制ガン及び転移性薬物である。
【0060】
通常BBBが化合物の進入を妨ぐ中枢神経系に作用する状態の診断又は治療には、数多くの化合物が必要である。これらの状態は、いかなる疾患や病状を含む。例えば、遺伝的疾患同様、感染症、神経化学疾患、脳腫瘍、神経こうしゅ、脱髄、他の神経障害、脳症、昏睡、虚血、低酸素症、てんかん、痴呆、認知疾患、神経精神病学疾患(例えば、憂鬱、不安、精神分裂病など)であるが、これらに限られるものではない。かくして、BBBを通過する上記化合物又は付加的な薬学的活性物質は、例えば、中枢神経系用の造影剤(色素)、抗生物質や化学療法薬のような薬物、遺伝子療法ベクター、又は乱用された薬物の影響をブロックする薬剤などがある。これらの化合物は一般的に、患者の年齢、性別、体重、及び他の医学的に重要な事柄を含む医療的状態を考慮して投与される。投与の方法及び薬学的に効果的な量は従来例で知られているように、以上のような考慮により決定される。組成物の輸送においては、記載されるように様々な方法で化合物を投与することが出来る(以下参照)。
【0061】
BBBを通過する化合物は、本発明の組成物と同時に投与するか、又は生物学的に組成物の活性が有効である期間中に投与する。つまり、本発明の組成物は、投与量に応じた有効時間中にBBBの破壊を促進、つまり、BBBをオープンにする。そしてこのオープン状態の間に化合物を投与する。
【0062】
効果的にする為、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、本発明の薬学的組成物と組合させると、細胞膜を通過する。一般的に、特に特定受容体と結合した可飽和摂取機構により、アンチセンスオリゴヌクレオチドは細胞膜を通過する。アンチセンスオリゴヌクレオチドは一本鎖分子であるので、ある程度疎水性であり、細胞膜を通過して受動拡散する。細胞膜を通過する性質を向上する為にアンチセンスオリゴヌクレオチドを変化させる。例えば、オリゴヌクレオチド分子を任意にまた部分的に不飽和脂肪酸炭化水素鎖からなるグループ、及びカルボン酸グループ、エステルグループ、アルコールグループのような1つ以上の極性又は帯電グループに結合させる。又は、オリゴヌクレオチドをペプチド構造に結合させる。好適には細胞膜に影響を及ぼすペプチドである。このように変化したオリゴヌクレオチドはよりたやすく細胞膜に浸透する。これは重要なことであり、それらの活性をとても高める。パルミチル結合のオリゴヌクレオチドは、Gerster et al.(Anal.Biochem.262,177−84(1998))によって開示されている。ゲラニオール結合のオリゴヌクレオチドは、Shoji et al.(J.Drug Target 5,261−73(1998))によって開示されている。ペプチド、例えば細胞膜に影響を及ぼすペプチド結合のオリゴヌクレオチド及びそれらの生成はSoukchareun et al.(Bioconjug.Chem.9,466−75(1998))によって開示されている。ある細胞をターゲットとし、その細胞のオリゴヌクレオチド摂取を高めるアンチセンス分子又は他の薬物の改良は、Wang,J.(ControlledRelease 53,39−48(1998))に開示されている。
【0063】
本発明のいかなる組成物も注射、局所投与、又は経口摂取により使用される。注射による本発明の薬学的組成物は、皮下注射、腹膜内注射、筋内注射が好適である。以下の例に示すように、経口投与もとても効果的であると証明されている。
【0064】
経口投与に適した本発明の組成物は、活性成分が必要なだけ入ったカプセル、小袋、タブレットのような個別単位として、パウダーや顆粒として、水性又は水性でない液体の溶液又は懸濁液として、又は水内オイル状液体エマルジョン又はオイル内水状液体エマルジョンとして与えられる。活性成分はまた、ボーラス、舐剤、又はペーストとして与えられる。タブレットは圧縮又は型にはめて作り、1つ以上の補助的成分を入れてもよい。圧縮型タブレットは、パウダーや顆粒等でなる活性成分を適当な機械で圧縮して作る。任意に結合剤(例えば、ポビドン、ゼラチン、ハイドロキシプロピルメチル、セルロース)、潤滑油、不活性希釈剤、防腐剤、錠剤分解物質(例えばナトリウム、でんぷん、グリコース酸塩、交差結合ポビドン、交差結合ナトリウム、カルボキシメチルセルロース)、海面活性剤又は分散剤と混合してもよい。また、型で作ったタブレットは、不活性液希釈剤で湿らせたパウダー状の化合物を適当な機械で型どって作る。タブレットを、任意にコーティングしたり分割したりしても良く、また、例えば、ハイドロキシプロプルメチルセルロースをある割合で使用して、タブレット中の活性成分が所望の融解性を持つように作ることも出来る。タブレットは、任意にお腹よりも腸で解けるように腸溶性コーティングを施すことも出来る。
【0065】
本発明の薬学的組成物は、一般的に緩衝剤、その浸透圧を調節する薬剤からなり、また任意に薬学的合成剤にフレーバー、色、潤滑をつけるために周知のキャリア、賦形材、及び/又は添加剤を混ぜてもよい。好適な緩衝材は、浸透圧を調整したリン酸緩衝生理食塩液である。
【0066】
キャリアは、でんぷんやその誘導体、セルロースや例えば微結晶性セルロースのようなその誘導体、キサンタンガムなどを含む。潤滑は水添のキャスターオイルなどを含む。
【0067】
好適には、薬学的製剤にキャリアを含まないことである。好適には、その製剤を静脈注射などの注射で投与する。
【0068】
薬学的組成物の配合は、良く知られており、多数の出版物やテキストで開示されている。例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,Gennaro A.R.ed.,Mack Publishing Co.,Easton,PA,1990,特にpp.1521−1712参照。
【0069】
添加剤は、アンチセンスオリゴヌクレオチドが細胞膜を通過して摂取させるようにする。そのような薬剤は一般的に2本鎖DNA分子の細胞摂取を高める。例えば、ある脂質分子はこの目的で開発されている。例えば、商業的に入手可能なトランスフェクション試薬DOTAP(Roche Diagnostics)、Lipofectin、Lipofecta、Transfectamがある。アンチセンスオリゴヌクレオチド摂取を高めるこれらの試薬の比較については、Quattrone et al.(Biochemical,25、(1995))及びCapaccioli et al.(Biochem.Biophys.Res.Comm.197,818(1993)を参照。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、リポゾーム内に封入される。例えば、上記のトランスフェクション試薬を使用したリポゾームの生成及び使用法は良く知られている。リポゾームを得る他の方法は、センダイ・ウィルス又は他のウィルスを使用する。リポゾーム技術を利用した、細胞内へのオリゴヌクレオチド浸透を開示する刊行物の例として、例えばMeyer et al.(J.Biol.Chem.273,15621−7(1998))、Kita and Saito(Int.J.Cancer 80,553−8(1999))、Nakamura et al.(Gene Ther.5,1455−61(1998))、Abe et al.(Antivir.Chem.Chemother.9,253−62(1998))、Soni et al.(Hepatology,28,1402−10(1998))、Bai et al.(Ann.Thorac.Surg.66,814−9(1998)、及び同ジャーナルp.819−20の討論)、Bochot et al.(Pharm.Res.15,1364−9(1998))、Noguchi et al.(FEBS Lett.433,169−73(1998)、Yang et al.(Circ Res.83,552−9(1998)、Kanamaru et al.(J.Drug Target.5,235−46(1998))及びこれらの中の参考文献がある。リポゾーム仲介のオリゴヌクレオチド摂取におけるLipofectinの使用は、Sugawa et al.(J.Neurooncol.39,237−44(1998))に開示されている。融合誘導陽イオン脂質で再構成されたインフルエンザウィルスエンベロープ(陽イオンビロゾーム)の使用法は、Waelti et al.(Int.J.Cacer,77,728−33(1998))に開示されている。
【0070】
上記の陽イオン又は非イオン脂質薬剤は、ただ細胞のオリゴヌクレオチド摂取を高めるだけでなく、細胞に摂取されたオリゴヌクレオチドの安定性も向上させる。
【0071】
本発明はまた、進行性神経筋疾患やAChE−R mRNAの過剰生成に伴う他の疾患の治療や予防の方法に関する。この方法とは、本発明のオリゴデオキシヌクレオチドや、本発明又はその好適な実施例の薬学的組成物を治療が必要な患者に投与することである。
【0072】
最後に、本発明は、CNSの疾患や病気を治療する治療薬を患者に投与する方法に関するものである。この方法は、上記患者に本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドや上記治療薬を投与することからなる。この治療薬は、本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドと同時に投与するか、その後に投与する。本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドによるBBBの破裂は、治療薬がBBBを通過してCNSへ届くようにし、これは必要なことである。
【0073】
本発明は、ここに記載した特定な例、処理方法、物質に限定されるものではなく、変形することが出来る。また、本発明の範囲は添付の請求の範囲やその同等物に限定されるものであるので、ここに記載されている専門用語は特定の実施例を説明するために使用したものであり、限定されるものではない。
【0074】
本明細書やクレイムを通じて、”〜なる”という表現は、言及した整数値や整数値のステップやグループを含めるという意味であり、他の整数値や整数値のステップやグループを含まないというわけではない。
【0075】
下記の例は、発明者によって本発明の特徴の実施における代表的技術である。これらの技術は、本発明を実行するための例示であり、同業者は本発明の特徴を用いずに様々な改良を行うことが出来る。
【実施例】
【0076】
実験手順
動物:
ラット:EAMGを、Jacson Laboratory(Bar Harbor,ME)から購入した雌ルイスラット(120−150g)に導入し、NIH指針に従ってHebrew University Faculty of Medicineで飼育した。対照FVB/Nマウスは、(Kaufer et al.,1998 id ibid.)で記載されているように泳がせてストレスを与えた。AChE−R過剰発現の遺伝子移植FVB/Nマウスは、(Sternfeld et al.(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97,8647−8652)で詳述されている。
【0077】
サル:目的種の雌と雄、15ヶ月目のカニクイザルを使用した。
オリゴヌクレオチド:HPLC精製されたGLP品質のオリゴヌクレオチド(キャピラリー電気泳動法での90%より大きい精製)をHybridon、Inc.(Worchester,USA)から購入した。乾燥オリゴヌクレオチドを、殺菌して2重に蒸留した水に浮遊させ(24mg/ml)、20度で保存した。ホスホジエステル結合だが3’末端に2’−O−メチルリボヌクレオチドが作られたオリゴヌクレオチドを用意した。この研究で使用される主な配列は以下である。
【0078】
hEN101 5’−CTGCCACGTTCTCCTGCACC−3’
(ヒトAS3,SEQ ID NO:1)
2’−O−メチル化hEN101(*はメチル化ヌクレオチド)
5’−CTGCCACGTTCTCCTGCA*C*C*−3’
mEN101 5’−CTGCAATATTTTCTTGCACC−3’
(マウスAS3,SEQ ID NO:3)(Grifman,M.,and soreq,H.(1997)Antisense Nucleic Acid Drug Dev7,351−9)
rEN101 5’−CTGCGATATTTTCTTGTACC−3’
(ラットAS3,SEQ ID NO:4)(WO98/26062)
rEN102 5’−GGGAGAGGAGGAGGAAGAGG−3’
(SEQ ID NO:5)(WO98/26062)
r−invEN102 5’−GGAGAAGGAGGAGGAGAGGG−3’
(SEQ ID NO:6)(Meshorer,E.et al.(2002) id ibid)
【0079】
hEN101の安定性:hEN101は、3回の凍結解凍に続きEDTAを有するヒトの血漿に室温で2時間保存後、又は20度で1ヶ月の保存後は安定である(本来の濃度の90%)ことがわかった。室温でリチウムへパリン処理された血液にさらすと、ほぼ30分程度でhEN101は減少した。
【0080】
抗体:C末端AChE−Rに対するラビットポリクロナ−ル抗体を用意して(Sternfeld et al.(2000) ibid)に記載されているように精製した。ヤギポリクロナ−ル抗AChR(C−20,S.C.−1448)抗体はSanta Cruz.(Santa Cruz,CA)からのものである。
【0081】
EAMGの導入:上述したように(Boneva,N.et al.(2000)Muscle&Nerve23,1204−8)、トルペドーアセチルコリン受容体(T−AChR)を神経毒−Sepharose樹脂上でアフィニティ・クロマトグラフィによりT.californica電気板から精製した。1mgのM.tuberculosisH37Ra(Difco,Detroit MI)を追加したフロイント完全アドジュバントの中で乳状した40μgの精製T−AChRでラットに免疫を与えた。動物の後ろ足に皮下注射し、30日後に同量の追加免疫注射をした。2回目の注射後にEAMGが発達しなかった動物に3回目の注射をした。最初の1ヶ月間は1週間ごと、そして追加免疫を与えた後は毎日動物の体重を量り、筋肉の衰弱性を観察した。ラットの臨床症状は、(0)明確な衰弱なし(踏み車走行時間,23±3分);軽度(1)1週間で3%より大きい体重減少で10分より長い踏み車走行;中度(2)弱い握力又は疲れた泣き声に伴う中度衰弱。5−10%の体重減少で3−5分の踏み車走行;中度―重度(3)中度から重度の衰弱。安静時は猫背の姿勢。頭がうなだれ、前肢指が曲がり、震えながら移動。10%の体重減少で1−2分の踏み車走行;重度(4)重度の衰弱。泣かず握力もない。1分未満の踏み車走行で10%より大きい体重減少;(5)死亡。
【0082】
抗AChR抗体判定:T−AChRとラット(R)AChRに結合した125I−αブンガロトキシン(BgT)を使用して、直接放射免疫測定によって血清を分析した(Boneva et al.(2000)id ibid)。すべてのEAMGラットにおいて標準誤差(SE)±血清平均は、抗T−AChR抗体に対して82.1±16.0nM、抗R−AChRに対して19.9±1.8nMであり、高い抗T−AChR又は抗R−AChR力価を見せた。ヒト血清の抗AChR抗体のレベルを(Drachman,D.B.(1994)N Engl J Med330、1797−810)で開示しているように試験した。
【0083】
nAChRの数量化:上記したように、飽和した硫酸アンモニウムによって促進された125I−α−BgT結合を使用して、腓腹筋及び脛骨筋のAChR濃度を決定した(Boneva et al.(2000)id ibid)。
【0084】
免疫細胞学:筋肉切片をキシレンで脱パラフィン化し、異なった濃度(100%、90%、70%)のエタノール溶液及びPBSで再水和させた。500mlの0.01Mクエン酸塩緩衝pH6.0の中で、レンジ加熱(強さを押さえて10分後850Wで急速沸騰)を施して抗原復元を行った。スライドを室温まで冷やし、2回蒸留した水でリンスした。未特定結合を、0.3%のTritonX−100及び0.005%のTween20の入ったPBSの中で4%の正常ドンキー血清によってブロックした。ビオチン化1次抗体を同じ緩衝液で薄め(ラビット抗AChE−R(Sternfeld et al.(2000)id ibid)及びヤギ抗nAChRに対しそれぞれ1:100及び1:30)、スライドを4度で1晩培養した後、室温で1時間培養した。切片を、同様のブロッキング緩衝液で薄めたアルカリ性ホスファターゼ共役の2次抗体でリンスして、室温で1時間培養した後、さらに4度で1晩培養した。アルカリ性ホスファターゼ基質Fast Red(Roche Diagonostics,Mannheim,Germany)で検出を行った。スライドは同時に停止液(25mM EDTA,0.05%Triton X−100、PBS内1mMのレバミゾール,pH7.2)に移し、Immunomount(Shandon)で覆って取り出した。
【0085】
脊髄切片に関し、1次マウス抗SC35抗体を上記の1次抗体と同じ緩衝液で薄め(1:100)、スライドを4度で1晩培養した後、室温で1時間培養した。切片は、同じブロッキング緩衝液で薄めたペルオキシターゼ共益のヤギ抗マウス2次抗体でリンスし、室温で1時間培養後、さらに4度で1晩培養した。DAB基質(Sigma)で検出を行った。スライドをImmunomount(Shandon,Pittsburgh,PA)で覆って取り出した。
【0086】
筋電図検査:ラットを2.5mg/Kgのペントバルビタールのi.p.注射で麻痺させ、固定し、1組の3Hzの集中針電極を使用して坐骨神経の反復刺激を行った。最大強度での反復神経刺激後、腓腹筋に差し込まれた集中針電極により基準複合筋活動電位(CMAP)を記録した。動物ごとに、反復刺激を2セット行い、5回目対1回目の筋活動電位の振幅における減少(%)を計測した。10%以上の減少は、神経筋伝達の機能障害と考えられる。
【0087】
薬物投与:抗AChR抗体検査用の静脈注射や血液サンプリングは麻酔状態における頸静脈を介して行われる。経口投与に関し、球端を持つ湾曲した強制経口投与用の特別な針が使用された(Stoelting,Wood Dale IL)。Hoffmann La−Roche,Basel、Switzerlandから購入したMestinon(登録商標)を毎日1mg/kg投与した。
【0088】
踏み車の訓練:EAMGラットの神経筋能力を臨床的に計測するため、踏み車分析を行った。動物を25m/min(中間の早さ)の電動踏み車に乗せ、疲労するまで走らせた(Moran et al.(1996)J Therm Biol 21,171−181)。アンチセンス又はMestinon(登録商標)投与の前後に、ラットが走れる時間を記録した。
【0089】
in situハイブリダイゼーション:組織を4%のパラフォルムアルデヒドに入れ、7μmのパラフィン包埋切片に切った。脊髄切片を脱パラフィン化し、シリアルエタノール希釈剤を使用して再水和させ、プロテイナ−ゼK(10μg/ml、室温)を浸透させた。それぞれヒトACHE偽イントロン4又はエクソン6が相補されている、5’ビオチン化された完全な2’−オキシメチル化AChE−R又はAChE−S特有の50−mer cRNAプローブにスライドをさらした(Grisaru et al.(2001)id ibid.)。375mMのクロリドNa及び37.5mMのクエン酸塩Na、pH4.5内で10μg/mlプローブ、50μ/mlイーストtRNA、50μg/mlへパリン、及び50%のホルムアミドを含むハイブリダイゼーション混合液を用い、52度で1晩かけてハイブリダイゼーションを行った。サル切片用に、プローブはヒトAChE−R配列に応じて作られた;ラット切片用には、マウス配列に応じて作られた。スライドを洗浄して混成していないプローブを取り除き、0.01%のTween−20及び2mMのレバミゾールを含む1%のスキムミルク、未特定染色を抑制するアルカリ性ホスファターゼ阻害薬でブロックし、ステプタビジン・アルカリホスファターゼ(Amersham Pharmacia)で培養した。検出用に、Fast Red基質(Roche Diagnostics)を使用した。DAPI染色(Sigma Chemical Co.St.Louis,MO,USA)で核を見えるようにした。Image Pro Plus4.0(Media Cybernetics)ソフトウェアを利用して、顕微鏡の映像で分析した。
【0090】
血清分析:EAMGラット及びMG患者から得た血液サンプルを、AChEの触媒活性測定(Shapira et al.(2000)id ibid)同様、(Kaufer et al.(1998)id ibid)で開示されているような不変性ゲル電気泳動法にさらした。血清サンプル中のブチリルコリンエステラーゼ活性をブロックするために、iso−OMPA(テトライソプロピルピロホスホルアミド,5x10−5μM)を使用した。ポリアクリルアミドゲルの活性染色用に、5・10−6Mのiso−OMPAを使用した。
【0091】
実験例1 EAMGラットの血液中及び筋肉内のAChE−R蓄積
発明者たちによって示されたように、AChE−R変異体は、4量体シナプス酵素よりも早く不変性ポリアクリルアミドゲル上を移動(Kaufer et al.(1998)id ibid)し、MG患者の血清中に存在する(WO01/36627)。同様に、EAMGラットは健康ラットに比べ、血清AChE−Rが異常に多いことが免疫ブロット分析で確認された(図7)。
【0092】
ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)の発現同様、代替的AChE変異体の発現を対照及びEAMGラットで実験した。nAChRに対する抗体を利用した定量的免疫学的分析によって明らかになったように、EAMGラットの筋切片においてnAChRの減少が見られた(図8B、1及び2)。免疫染色により、対照と比べ、筋nAChRは、10匹の軽度動物(症状1−2、実験手順参照)で通常値から48%±7%、10匹の重度ラット(症状4)において75±5%の減少が見られ、この動物モデルの筋無力症が証明された(図8B,1及び2)。AChE−Rを選択的に検出する(Sternfeld et al.(2000)id ibid)多クローン抗血清を利用した免疫組織化学の染色により、対照ラットのすべてではないが、いくつかの筋肉繊維において陽性であることがわかった。同様のパターンが、不活性逆指向オリゴヌクレオチドr−invEN102での治療下で見られた(図8B、3)。EAMGラット(図8B,4)において、AChE−Rの染色は、シナプス変異体のシナプス後クラスター分散(Rossi,S.G.and Rotundo,R.L.(1993)J Biol Chem268、19152−9)とは対照的に、イソ型の性質である分散細胞質局在性共に、一様に分散したAChE−Rを示した。EAMG及び健康、未治療及びr−invEN102治療のラットにおいて、同様な筋肉AChE−Sの発現レベル及び細胞分散が見られた。
【0093】
変異体選択プローブを使用したin situハイブリダイゼーションにより、治療をしていない健康ラット、及びr−invEN102治療したEAMGラットのシナプス後筋肉においてAChE−S mRNAが存在しているとわかった(図8B、5及び6)。反対に、健康なラットにおいては、より薄くて拡散したACh−S mRNA転写標識がみられ、一方、EAMGラットの三頭筋においてより顕著なAChE−R mRNA標識がみられ、r−invEN102治療に影響されていなかった(図8B、7及び8)。密集したクラスター細胞核の中でリッチ領域の蓄積は、以前に行ったシナプス後領域についての観察と一致している(Rossi and Rotundo(1993) id ibid)。これらのデータは、EAMGラットの筋肉内におけるAChE−Rの選択的過剰発現を示し、MG病態生理学上でのこの酵素変異体の役割についての見解を強めた。
【0094】
実験例2 rEN101に反応した筋肉内のAChE−R及びAChER mRNAレベル
AChE−Rの溶性及び分泌性は、シナプス後細胞膜に到着する前に受容体活性を制限して、アセチルコリンを低下させると思われていた。この仮説をテストするため、AChE−R生成を選択的に抑制することができるrEN101アンチセンスオリゴヌクレオチドを使用した(Galyam,N.et al.(2000)Antisense Nucl Acid Drug Dev 11,51−57)。健康ラット及び筋肉内でnAChRレベルが低下しているEAMGラットに250μg/KgのrEN101を1回i.v.投与した後、AChE−R抑制を調べた。免疫組織化学染色により、健康なラットにおいてもEAMGラットにおいても、AChE−SではなくAChE−Rが明らかに筋肉から減少しているとわかった(図8C,3,4,データは示されていない)。治療していない動物とr−invEN102を投与した動物と同様に、受容体標識パターンは、健康的なラットで高いままであり、EAMG動物は低いままだった(図8B、1及び2と図8C、1及び2を比較)。in situハイブリダイゼーションにおいて、核のシナプス後クラスターサイトに限られるAChE−S mRNA標識が、rEN101により僅かに影響を受けることを示し、神経筋伝達はこの治療で影響を受けないことを示した(図8C,5及び6)。反対にrEN101は、健康なラット及び筋無力症ラット両方ともからAChE−R mRNA標識をほとんど検出の限界まで減少させた(図8C,7及び8)。
【0095】
実験例3 EAMGラットにおいて正常CMAPを復元するAChE−R抑制
免疫ブロット法のデンシトメトリーによる数量化は、EAMGにおける血清AChE−Rの増加、及び250μg/Kgのr−invEN102ではなくrEN101の1回i.v.投与の有効性を24時間後の血清レベルの減少により証明した(図9A)。この抑制の生理学上効果を評価する為、腓腹筋からの複合筋活動電位(CMAPs)を記録した。EAMGラットにおいて、3Hzの反復刺激の間に、健康なラットには決して見られないCMAPの減少があった。基準値の減少、第5回目及び1回目の誘発電位におけるパーセンテージの相違は、健康なラットの間で4.0±0.9%であるのに比べ、10%から36%(平均±SEM=13.0±2.5%、図9B、差し込み図)であった。MG患者の一般的な治療は、受容体を活性させる閾値までAChレベルを上げるアンチコリンエステラーゼの投与である。したがって、ネオスチグミン臭化物(Prostigmine(登録商標),75μg/kg)をi.p.投与した。これは、治療していない動物の第1回目誘発電位87.6%からこのレベル(第1回目の誘発電位)の120%以上(つまり107.4%)まで、EAMGラットのCMAP減少をすばやくしかも効果的に調整した。コリンエステラーゼのブロック効果は、投与後15分で効き始め、2時間続いた後、CMAP値が基準値に戻った(図9B)。
【0096】
すべてのAChE変異体を防止するアンチコリンエステラーゼとは異なり、rEN101は選択的に筋肉AChE−R生成を抑制することが示された(Lev−Lehman et al.(2000)id ibid)。それゆえ、rEN101治療したEAMGラットのCMAPの安定回復は、筋無力症表現型の特徴である神経筋低下の原因においてAChE−Rの役割を証明する。この考えをテストするために、rEN101を10−500μg/Kg(2から20nmol/ラット)の範囲でi.v.投与した。rEN101は、健康ラットのCMAPに影響を及ぼさなかったが、1時間以内に安定なCMAP率を回復した。(図9B、差し込み図,9C,表1)。CMAPの正常化は、向上した運動性、真っ直ぐな姿勢、強くなった腕力、移動時の振せん減少を伴う。
【0097】
【表1】
【0098】
CMAP調整の程度と期間は投与量による。例えば、500μg/Kgは72時間以上、基準値の125%までCMAPを調整し、一方、50μg/Kgはたった24時間しか効果がない。rEN102、つまりrAChE−R mRNA特有な配列をターゲットとしている3’保護AS−ON(AS1とも示されている)(Grifman and Soreq(1997)id ibid)は、EAMGラットのCMAP減少を同様に調整し、この効果の貢献要素としてAChE−Rの関連性を確認した。同程度量のr−invEN102は、筋肉機能を向上せず、AS−ON治療結果の特異性を証明した(表1)。投与反応曲線は、投与後5時間まで、rEN101が10μg/Kg未満のIC50で可飽和反応を引き起こしたと明らかにした。この効果は、長い持続性及び濃度に依存する効果と重なることを表し、研究の範囲において不飽和を証明した(図9D)。この現象は、rEN101による安定CMAP回復下において、変質筋肉及び/又は神経筋接合部の特性を反映するであろう。
【0099】
実験例4 EAMGラットのスタミナを向上させるための、AChE−R蓄積を防止するアンチセンス
健康ラットを25m/minの踏み車に置き、疲れていると明らかにわかるまで23.0±3.0分間走らせた。250μg/KgのrEN101投与5時間後から少なくとも24時間、EAMGラットの踏み車走行は向上した。病状2、3、4の動物はそれぞれ247±35、179±21、及び32±6秒だったが、488±58、500±193、及び212±59秒と走行時間が長くなった(各グループから6−9匹の動物の平均値)。反対に、健康ラットはrEN投与で明らかな変化は見られなかった(図10)。
【0100】
他は、2’−オキシメチル保護AS−ON薬剤の経口投与の有効性を示した(Monia,B.P.(1997)Ciba Found.Symp.209,107−119)。それゆえ、発明者たちは、EAMGモデルでこの方法をテストした。発明者自身の発見に基づき、50μg/KgのrEN101の投与を選択し、EAMGラットに1日1回強制経口投与した。その後1、5、24時間後にCMAPを測定した。この投与量は、25μg/Kgのi.v.投与と同じ効果であった(表1、図9、図13)。rEN102の経口投与もCMAP減少を反転させたが、その効果はrEN101と比較していくらか遅かった。ピリドスチグミン(1000μg/kg)の経口投与は数時間までCMAPを回復させたが、r−invEN102に明らかな効果はなかった(表1)。
【0101】
実験例5 EAMGラットへのヒトEN101の経口投与
ヒトEN101(hEN101)(1回の投与量0.25μg/g)を病状が中度であるEAMG(スコア2.5−3.5)のラットに経口投与した。結果は表1に要約してある。治療後の時間及び踏み車の走行時間に注目した。筋肉衰弱度を評価するたびに動物を検査した。ラットの臨床状態は、(0)衰弱なし(踏み車走行23±3秒);軽度(1)1週間で3%より大きい体重減少で10分より長い踏み車走行;中度(2)弱い握力又は疲れた泣き声を伴うの中度衰弱。5−10%の体重減少で3−5分の踏み車走行;中度−重度(3)中度から重度の衰弱。安静時は猫背の姿勢。頭がうなだれ、前肢指が曲がり、震えながら移動。10%の体重減少で1−2分の踏み車走行;重度(4)重度の衰弱。泣かず握力もない。1分未満の踏み車走行で10%より大きい体重減少;(5)死亡。各行は個々のラットを表す。治療後すべてのラットにおいて臨床的スコア(括弧内)が時間経過と共に下がり、ほとんどの動物において5時間後及び24時間後の走行時間が著しく長くなり、テストした動物うち2匹は48時間後においても長くなった。
【0102】
【表2】
【0103】
これらの結果はラットEN101(踏み車の例を参照、上部)のように、本発明のヒトEN101アンチオリゴデオキシヌクレオチドが、EAMGを導入したラットの筋肉スタミナを向上させたことを示した。
【0104】
実験例6 ラット動物モデルにおけるhEN101及びrEN101の比較分析
hEN101の毒性度同様、電位有効性を、産まれてから4週間目のCrl:CDラットで研究した。12匹の動物(雌6匹、雄6匹)に、0.0(生理食塩水のみ)、0.50又は2.50μg/g/日のhEN101を経口投与(o.g.)、0.50μg/g/日のrEN101をo.g.投与、又は0.50μg/g/日のrEN101又はhEN101をi.v.投与した。投与していない対照グループもある。7日間動物の全体毒性信号を検査した:死亡率、体重、食料消費、眼科学、血液学(末梢血)、血液化学。7日後に死亡させ、解剖して肉眼でわかる病変や組織の重さを検査した。壊死又は細胞死を明らかにするために、脳(小脳、大脳、中脳、骨髄)、心臓(耳、腹の領域)、腎臓(皮質、骨髄、乳頭領域)、肝臓(すべての主な葉)、肺(気管支を含む2つの主な葉)、リンパ節(下顎及び腸間膜)、脊髄(頸部、腰部、胸のレベルにおける横断面及び縦断面)、盲腸、結腸、十二指腸、回腸、空腸、食道、直腸、脾臓、腹(角化、腺、洞)の特定部分をヘマトキシリン・エオジンによって染色した。
【0105】
下顎リンパ節を検査し、EN101がAChE−R mRNAに及ぼす影響を調べた。生理食塩水を投与した対照ラットと比べ、rEN101(経口またはi.v.)またはhEN101(i.v.)は、これらのリンパ節内でAChE−R mRNAレベルの低下において一貫性はなかった(データは示さず)。反対に、rEN101(経口投与又はi.v.)又はhEN101(i.v.)の投与は、下顎リンパ節内でAChEのAChE−Sシナプス変異体の発現に影響しなかった(データは示さず)。かくして、シナプス変異体の発現に影響を及ぼさず、つまり、コリン作用性伝達に不利に影響を及ぼさずにAChE−R変異体を抑制するために本発明のアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを使用することが出来る。
【0106】
実験例7 EAMG病態生理学の過程を変化させるAChE−R抑制
例5に示したように、アンチコリンエステラーゼとは違い、rEN101はCMAPを長期間安定させた。これにより、発明者たちは、コリン作用性不安定がEAMGの性質である生理学上の悪化の原因となるかをさらに検査出来るようになった。最初、1日1回、5日間、rEN101をラットに投与し、毎回投与前にCMAPを検査した。正常のCMAPを回復するようなrEN101の有効性及びCMAP値に関する動物内変動を減少する効力は、ピリドスチグミンのレベルと同様だった(図11A及び11B)。しかしながら、ピリドスチグミンは反応がより早く(表1)、rEN101はより長い持続性を示した。rEN101の連日経口投与及びi.v.投与は、治療の過程に渡り、CMAPを安定させた(図11B)。反対に、ピリドスチグミンの効果は数時間以内になくなり、筋肉状態が明確に変動した(表1、図11)。ピリドスチグミンを毎日投与した6匹の動物のうち、5匹は5日間の実験中に死亡した。反対に、rEN101を1日1回o.g.投与した8匹の動物のうち、6匹は5日間生き残った。この明白な相違は、反復麻酔及びCMAP測定に対するEAMGラットの影響を反映したものだろう。これらの付加的ストレスを防いでEAMG病態生理学上のアンチセンス治療の効果を評価するために、発明者たちは、中度の動物を1日1回の経口投与で1ヶ月間治療した。その間、測定は最小限なものとした。rEN101を毎日経口投与したEAMGラットは、ピリドスチグミンや生理食塩水を投与した動物と比較し、生存度、臨床状態、踏み車走行において著しい向上が見られた(図12;4週間生存に対しP<0.041、Fisher精密テスト、AS−ON対他の治療)。一方方向反復測定ANOVAは、他のすべての測定に対してP<0.05だった(4週間後のAS対他の治療)。臨床症状におけるrEN101の効果もまた、体重変化によって裏付けられた。生理食塩水を投与したグループ及びMestinon投与したグループは、それぞれ13.5及び11g減少し、rEN101投与した動物は、投与期間の間に平均13g増加した。かくして、なにも投与していない動物及びピリドスチグミンを投与した動物が悪化した状態と同じ状況の下、rEN101の連日投与は中度から重症のラットのEAMGにおいて長期的変化をもたらした。
【0107】
発明者たちは、遺伝子発現のレベルで慢性神経筋不安定の結果を評価するための研究材料としてMGとEAMGを利用し、MG及びEAMGにおいてAChE−R変異体が全身的に向上することを確認した。さらに、AChE−Rのアンチセンス抑制が、反復神経刺激に対するNMJ反応を正常化させ、筋肉力を向上させ、食べられないほど衰弱していた動物の健康を回復さることも示した。これらの観察は、AChE−RがMG病態生理学における直接的原因になるという発明者の考案を支持し、NMJの不安定なコリン作用性機能に対する長期間のmRNA治療の原理の評価を求めるものである。
【0108】
実験例8 カニクイザルへのhEN101経口投与
この目的のための飼育した6匹(雌3匹、雄3匹)の15ヶ月目(青年)のカニクイザルで実験を行った。このサルを雄雌対の3つのグループ(1、2、3)に別けた。0.15及び0.50μg/g/日でhEN101を7日間、グループ1、2にそれぞれo.g.投与した。また、グループ3には、0.50μg/g/日でhEN101を7日間i.v.投与した。
【0109】
12時間以上かけ、第2回目の投与日に得た血漿サンプルで各投与量のトキシコキネティック特徴を調査した。この調査において、以下の要素によって動物の全体毒性サインを7日の治療の間チェックする:死亡率、体重、食物消費、心電図記録、血圧、血液学(末梢血)、血液化学。7日目にサルを死亡させ、解剖して目でわかる病変や組織重量を調べた。壊死又は細胞死を明らかにするために、脳(小脳、大脳、中脳、骨髄)、盲腸、結腸、十二指腸、心臓(耳、腹の領域)、回腸、空腸、腎臓(皮質、骨髄、乳頭領域)、肝臓(すべての主な葉)、肺(気管支を含む2つの主な葉)、リンパ節(下顎及び腸間膜)、食道、直腸、座骨神経、骨格筋(腿)、脊髄(頸部レベルにおける横断面及び縦断面)、脾臓、腹(胴体、洞)の特定部分をヘマトキシリン・エオジンによって染色した。
【0110】
これらの臨床的調査において、いかなる治療方法によっても毒性影響が見られなかった。死亡解剖で、各グループ2匹の動物のうちどちらかにおいて、治療に関係していると思われるお腹胴体のわずかな治療衰退及び静脈注射の場所の血管周囲の組織炎症以外、治療に関係した効果は見られなかった。
【0111】
in situハイブリダイゼーションでパラフィン包埋7μm膵臓部を検査し、AChE−R及びAChE−S mRNAのレベルを測定した。3つの投与方法(0.15μg/g/日及び0.50μg/g/日の経口及び0.50μg/g/日のi.v.)において、AChE−S mRNA(図14)において明らかな減少は見られなかった。しかしながら、0.15(経口)から0.50(経口又はi.v.)までhEN101の連日投与量を増加させると、AChE−R mRNAに明らかな減少がみられ、i.v.投与のほうがより効果的であった。
【0112】
サル脊髄からのAChE−Rが陽性である部分を分析し、細胞体直径とAChE−R陽性細胞率の関係を見出した(図15)。細胞を胴体直径に応じて3つに別け、各部分からのAChE−R陽性細胞率を評価した。EN101(150μg/kg/日)の低濃度治療は、野生サルと比較して、小さなAChE−R陽性細胞(直径70μm未満)を増加させた。これは、ChE−R mRNAレベルを上げると知られている注射ストレス反応によるものであろう(Kaufer et al.1998)。高濃度(500μg/kg/日)のEN101のi.v.又はp.o.投与は、低濃度(p<0.05、生徒の検査)と比較してAChE−R陽性細胞を減少させた。この減少は、直径が40−70μmの細胞体の神経より、小さなサイズ(23−40μm)の神経においてより顕著なものであり、大きなサイズ(直径>70μm)の神経において減少は見られなかった(図15)。標識された小さいサイズ(直径23―40μm)の神経及び中間サイズ(40−70μm)の神経に関し、低から高濃度hEN101への経口投与、さらにi.v.投与において細胞率の減少が目立った。大きな細胞(>70μm)に関しては、hEN101の認められる効果は見られなかった。我々は、AChE−R発現のアンチセンス抑制の有効性を決定する細胞の大きさの機能的相互関係を発見しなければならない。これは、EN101が、介在ニューロンが運動ニューロンへ入るときにストレスで起こる障害を防ぎ、かくして例えば術後麻痺を防止することを示唆する。
【0113】
実験例9 サル血漿のAChE活性のhEN101抑制
hEN101の2日目の投与12時間後にサル血漿を取りだし保管した。iso−OMPAの存在又は不在下において(選択的ブリチルコリンエステラーゼ、BChE、阻害薬)、血漿コリンエステラーゼ活性をアセチルコリンの加水分解速度を測定する分光測光法で測定した(アセチルコリンの加水分解を測定するEllman分析で測定した)(Ellman、G.L.et al.(1961),Biochem.Pharmacol.7,88−95)。血清BChEにより、全体の活性は大体変わらなかった(図16A)。1×10−5Mのiso−OMPAの存在下で測定したとき、AChE活性は投与後5時間以内に増加した。150μg/Kgのもとで観察したこの増加は、500μg/kgのhEN101の高投与によって効果的に抑制され弱力化した。また、この投与としては、i.v.投与がより効果的であった(図16B)。
【0114】
実験例10 ラット脊髄神経におけるrEN101の発現AChE−R mRNAへの影響
サル脊髄神経へのhEN101の影響とは反対に、マウスプローブを使用したin situハイブリダイゼーションによる評価において、rEN101はラット脊髄のAChE−R mRNAを抑制しない(図17)。陽性の細胞数にも染色強度にも明らかな変化はなかった。この結果の説明としては、少なくとも選択した実験状態において、CNSを孤立させる血液脳関門が、ラットよりサルのほうがより浸透させるからである。
【図面の簡単な説明】
【0115】
【図1】ヒトAChE mRNA(GenBandk Accession No.M55040;Soreq et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87(24),9688−9692(1990))、及びコーディング配列795−5’から3’−814(影)のヌクレオチドをターゲットとした、ヒトEN101(hEN 101,SEQ ID NO:1)を示す。
【図2A】ヒトEN101(SEQ ID NO:1)の様々な薬学的及び化学的性質を示す。オリゴヌクレオチドの内部構造、及びその構造を分解する為に必要なエネルギー(kcal/mol)の予測を示す。
【図2B】ヒトEN101(SEQ ID NO:1)の様々な薬学的及び化学的性質を示す。塩基組成物、及び相補的mRNAを使用したそのハイブリッドの融解温度の予測を示す。
【図3】マウスAChE mRNA(GenBank Accession No.X56518;Rachinsky et al.(1990)Neuron 5(3),317−327)、及びコーディング配列639−5’から3’−658(影)のヌクレオチドをターゲットとしたマウスEN101(mEN101,SEQ ID NO:3)を示す。
【図4A】マウスEN101(SEQ ID NO:3)の様々な物理的及び化学的性質を示す。オリゴヌクレオチドの内部構造、及びその構造を分解するために必要とされるエネルギー(kal/mol)の予測を示す。
【図4B】マウスEN101(SEQ ID NO:3)の様々な物理的及び化学的性質を示す塩基組成物、及び相補mRNAを使用したそのハイブリッドの融解温度の予想を示す。
【図5】ラットAChE mRNA(一部、2066のヌクレオチド)(GenBank Accession No.S50879;Legay et al.(1993),J.Neurochem.60(1),337−346)、及びコード配列51−5’から3’−70(影)のヌクレオチドをターゲットとしたラットEN102(rEN102,SEQ ID NO:5),及びコード配列639−5’から3’−658(影)のヌクレオチドをターゲットとしたラットEN101(rEN101,SEQ ID NO:4)を示す。
【図6A】ラットEN101(SEQ ID NO:4)の様々な物理的及び化学的性質を示す。オリゴヌクレオチドの内部構造及び、その構造を分解するために必要なエネルギー(kcal/mol)の予測を示す。
【図6B】ラットEN101(SEQ ID NO:4)の様々な物理的及び化学的性質を示す。塩基組成物、及び相補的mRNAを使用したそのハイブリッドの溶解温度の予測を示す。
【図7】EAMGラットの免疫反応性AChE−Rを示す。ラットの血清を変性でないポリアクリルアミドゲル内で分離させ、そのゲルを検査して免疫反応性AChE−Rを調べた。EAMGラットは、対照ラットと比べ、すばやく移動するrR変異体が相当高いレベルで見られた。
【図8】EAMGラットの筋肉における過剰AChE−R発現を示す。図8A:筋肉内において発現したAChE mRNA転写を示す。末梢エンハンサーにおいて機能的なグリココルチコイド反応性エレメント(GRE)を持つストレスに反応する哺乳類ACHE遺伝子、及び筋肉内に発現するその2つのmRNA転写を示す。因みに、エクソン6はシナプス性転写AChE−Sに特有なものであり、偽イントロン4’は、ストレスで誘発されたAChE−R mRNAにおいてのみ表現されるものである。抗体は、AChE−Rプロテインを検出するために供給される、偽イントロン4’で誘発されたC末端ペプチドをターゲットとし、cRNAプローブはエクソン6をターゲットとし、偽イントロン4’は、その2つの転写を標識する(星印)。図8B:EAMG筋肉における激減nAChR及び過剰AChE−Rを示す。何も治療していないラットと同様、不活性で逆(r−inv EN102)オリゴヌクレオチドで治療された正常ラット及びEAMGラットからの三頭筋のパラフィン包埋部分の免疫組織化学染色を示している。染色は、nAChR(1,2)及びAChE−R(3,4)に対するポリクローナルラビット抗体を用いた。免疫陽性部分は赤色に染まっている。因みに、EMAGにおいて、AChE−Rプロテインは著しく高められ、nAChRは劇的に減少した。AChE−R又は−S mRNAに特有なプローブを用いたin situハイブリダイゼーションは、細胞核を示すためのDAPI(白)を用いて、RNAを赤く染色した。対照動物ではなく、EAMGにおけるAChE−R mRNAの原子核内の蓄積が目立っている(5,6)。AChE−S mRNAは、対照及びEAMGラット両方の原子核内部分において強調している(7,8)。図8C:EN101治療を示す。逆配列(図8B参照)で治療したラットと比較し、EAMGラットにおいて、EN101はAChE−R(1,2)及びAChE−R mRNA(5,6)のレベルを減少させたが、nAChR(3,4)及びAChE−S mRNA(7,8)に影響はなかった。
【図9】AChE−Rの抑制下における、標準EAMG筋肉の電気生理現象を示す。図9A:図7Bの場合と同様に、rEN101又はr−invEN102で治療した健康ラット及び重病のEAMGラットの血清中において免疫反応性AChE−Rを検査した。密集度は棒グラフで示されている。図9B:動物(各グループにおいて少なくとも6匹のラット)にAChE阻害薬ネオスチグミン(75μg/kg)をi.p注射し、基準に対するCMAP率を測定した。治療前のEAMGラットの平均CMAP率は最初の脱分極の87±2.5%であり、rEN101治療した動物の平均CMAP率は、107.4±3.8%(差し込み図)だった。図9C:動物(各グループで少なくとも6匹のラット)を様々な量のrEN101で治療した。治療(10−500μg/kgの投与量)は、72時間後までCMAP減少を復活させた。因みに、投与量の増加は、より長い持続性を見せた。図9D:投与量反応。EN101濃度に対するCMAP反応を示す。1時間目及び5時間目においてはっきりとした2つの効果が見られる。大幅な増加は低EN101濃度(IC50<10μg/kg)に依存するもので、より長く持続するというとても低い親和性効果に重ね合わされる。
【図10】ラットEN101(SEQ ID NO:4)で改善した筋無力症ラットのスタミナを示す。様々な重症度の自己免疫重症筋無力症(EAMG)ラットと健康的なルイスラットを疲れるまで電気的に回る踏み車(25m/min、差し込み図)で走らせた。250μg/kgのrEN101のi.v.投与前と24時間経過した後にラットが走れる平均時間(秒±SEM)を示す。因みに、EAMGラットの走行時間は病気の重症度に応じて減少し、rEN101の治療後は向上した。
【図11】rEN101を経口投与したEAMGラットの低下しているCMAP反応の安定的逆転を示す。1日1回、4日間、ラットにrEN101を静脈注射(25μg/kg)又は強制経口投与(50μ/kg)、又はピリドスチグミン(1000μ/kg)を強制経口投与した。1回目の投与後1時間と5時間後、及びその後は投与前(24時間ごと)にCMAP率を計算した。図11A:1回投与。経口投与したピリドスチグミン(n=4)とrEN101(n=8)は、低下していたCMAP反応を1時間以内に緩和した。ピリドスチグミンの投与24時間後には、ラットの筋肉内においてCMAP率が基準値に低下した。反対にrEN101を投与したラットに低下は見られなかった。図11B:連日投与。グラフは、rEN101のi.v.投与(25μg/kg,n=4)と比較した、経口投与(50μg/kg,n=8)による筋肉機能の向上を示す。因みに、rEN101の連日投与は、CMAP低下を安定的に長期間緩和した。24時間ごとのピリドスチグミン連日投与は、2回目の投与前に基準値へと低下し、EN101よりも明らかにCMAP改善が短かった。
【図12】長期間のrEN101治療によるEAMG変化を示す。図12A:生存。同様な症状、同じ数の動物にも関わらず、毎日1回rEN101(50μg/kg,毎日,p.o.)を投与した動物は、ピリドスチグミン(1000μg/kg)を投与した動物より生存率が高かった。図12B:臨床状況。投与したグループから生存している動物の臨床状況(実験手順で定義する)の平均値を示す。rEN101で治療した動物の症状は向上したのに比べ、生理食塩水及びピリドスチグミンで治療した動物は症状は悪化した。図12C:スタミナ。rEN101及びピリドスチグミンを投与した動物の平均走行時間を示す。投与前、EAMGラットは重症な動物だった(臨床症状4)。
【図13】EN101活性のモデルを示す。神経筋接合部において、運動ニューロン末端(上部)からシナプス間隙へと放たれたアセチルコリン(ACh)は、筋肉のシナプス後細胞膜へと向かう。そこでnAChRと相互に作用し、内部イオン電流を起こして筋肉活動電位を誘発する。AChは、次にシナプス結合AChE−Sによって加水分解される。シナプス後筋肉核(楕円)は、第1のAChE−S mRNA転写に加え、代替的3’末端を有する通常にはないAChE−R mRNAを作り出す。この転写は、水溶性分泌AChE−Rモノマーに変える。nAChRに対する筋無力自己免疫抗体は、AChの不足状態を擬態しながら活動電位の開始を防ぐ。コリン作用的不安定性は、筋肉疲労を導くAChEを破壊するAChE−R蓄積を引き起こす。化学的なアンチコリンエステラーゼ(円)は、選択せずにAChE−S及びAChE−R両方をブロックし、一時的にAChレベルを高め、さらにAChE−Rを活発に過剰生成する。反対にアンチセンス薬剤EN101は選択的にAChE−R mRNAを破壊し、AChE−S及び正常の神経筋伝達を維持しながらAChE−R合成を防止する。
【図14】AChE−S mRNAではなく、ニューロンのACh−R mRNAのhEN101抑制を示す。AChE−R又はAChE−S cRNAプローブを用いたin situハイブリダイゼーションに続き、hEN101を投与したサルの脊髄の代表的部分を示す。AChE−R mRNAは減少したが、AChE−S mRNAは変化しなかった。hEN101の量を増加したo.g.投与は、より効果的にAChE−R mRNAを抑制した。i.v.での投与量増加は、o.g.よりも効果的であることが示されている。
【図15】ニューロンのAChE−R mRNAレベルのhEN101抑制は細胞型特有である。ヘマトキシリン・エオジンで染色されたサルの脊髄ニューロンを直径<40、40−70、及び>70μmの細胞に分けた。各hEN101投与した1mm2の5つの領域において、AChE−R mRNAとみなされた細胞の割合(%)を各大きさのグループごとに記録した。因みに、比較的小さい介在ニューロンにおいてhEN101の有効性が明らかに高く、最大の運動ニューロンにおいて有効性が一番低かった。
【図16】加水分解したアセチルチオコリンのレベルを示す。150又は500μg/kgのhEN101を連続2日間i.v.投与、又は500μg/kgのhEN101を経口投与したカニクイザルの血漿におけるアセチルコリンエステラーゼ活性を示す。図16A:全体活性。図16B:5×105Mのiso−OMPA(AChE)下での活性。注射で誘発された酵素活性の増加、及びAS−ON減少に注目。
【図17】ラットの脊髄ニューロンにおける、AChE−R mRNAに対するrEN101の効果を示す。rEN101(500μg/kg,i.v.,毎日)を7日間投与したラットの脊髄部でAChE−R mRNA陽性細胞が確認された。
Claims (13)
- 進行性神経筋疾患の治療及び/又は予防、スタミナの向上、及び/又は慢性筋肉疲労の減少において使用される、SEQ ID NO:1で定義されるアンチセンスオリゴヌクレオチドhEN101からなる
ことを特徴とする薬学的組成物。 - 筋無力症の治療及び/又は予防に使用する
ことを特徴とする請求項1に記載の薬学的組成物。 - 約0.001μg/gから約50μg/gの活性成分量を患者に毎日投与する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の薬学的組成物。 - 約0.01μg/gから約5.0μg/gの活性成分の投与により治療及び/又は予防する
ことを特徴とする請求項3に記載の薬学的組成物。 - 約0.15μg/gから約0.5μg/gの活性成分の投与により治療及び/又は予防する
ことを特徴とする請求項4に記載の薬学的組成物。 - AChE mRNA又はプロテインの過剰に関係した進行性神経筋疾患の治療又は予防用に使用される
ことを特徴とする請求項1に記載の薬学的組成物。 - AChE−R mRNAの過剰に関係した進行性神経筋疾患の治療又は予防用に使用される
ことを特徴とする請求項1に記載の薬学的組成物。 - コリン作用性伝達の障害に関係した進行性神経筋疾患の治療又は予防用に使用される
ことを特徴とする請求項1に記載の薬学的組成物。 - 筋肉変形、筋肉再神経支配、又は神経筋接合部(NMJ)異常に関係した進行性神経筋疾患の治療又は予防用に使用される
ことを特徴とする請求項8に記載の薬学的組成物。 - 重症筋無力症、イートン・ランバート症、筋ジストロフィー、筋萎縮性側索側硬化症、心的外傷後ストレス障害(PTSD)、多発性硬化症、失調、脳梗塞後硬化症、過剰再神経支配、原因不明の術後麻痺、及びAChE阻害薬暴露後に関係した進行性神経筋疾患の治療又は予防用に使用される
ことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の薬学的組成物。 - 身体的運動のスタミナ向上又は筋肉疲労の軽減のために使用される
ことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の薬学的組成物。 - 化合物のBBB通過を助長するためのSEQ ID NO:1で定義されるアンチオリゴデオキシヌクレオチドと、さらに、BBBを通過して運ばれる付加的な薬学的活性物質、及び/又は薬学的に条件を満たした補助的なキャリア又は希釈剤からなる
ことを特徴とする薬学的組成物。 - 上記付加的な薬学的活性物質は、中枢神経造影に使用される造影剤、乱用された薬物の影響をブロックする薬物、抗生物質、化学療法薬、及び遺伝子療法において使用されるベクターから選択される
ことを特徴とする請求項12に記載の薬学的組成物。
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